基于LSTM的汽轮机异常状态预警

针对传统汽轮机缺乏有效的预警方法,时常处于被动维护的问题,提出一种基于长短期记忆网络(LSTM)的汽轮机状态预警方法。所提出的方法包含数据预处理模块、健康评价模块和异常预警模块三个模块。首先将源数据进行预处理,去除离群点以及毛刺数据;然后基于自编码神经网络、余弦定理和3σ定理求得一种优化的健康指数;最后基于LSTM建立了汽轮机异常预警模型,并分析对比不同深度的LSTM网络模型与循环神经网络(RNN)预测的结果。最终结果表明:LSTM的最佳预测模型预测结果的平均绝对误差(MAPE)不超过4.31%,比传统RNN的最佳预测模型的准确度更高。因此,所提出的方法在汽轮机异常预警中具有较好的检测准确度。

超超临界1000MW机组加热器对系统热耗率的影响

采用能级效率法对配置梯次循环(echelon cycle,EC)的超超临界1 000 MW机组中各级加热器的能量损失进行解耦分析。通过引入加热器的热耗率影响因子,获得额定工况(THA),75%THA和50%THA 3种工况下各级加热器对降低热力系统热耗率的影响和变化规律。结果表明:在相同工况下,各级加热器对于降低热力系统热耗率的贡献从低压级向高压级逐级递减,因此,通过增加高压加热器级数来增加系统热效率的效果会越来越小。本文分析方法和结果可以为EC热力系统的设计、优化和推广应用提供参考。

采用EC系统的1000MW超超临界机组能级利用分析

采用能级效率法对1 000MW超超临界机组采用梯级循环(EC)热力系统与常规系统的能级利用进行对比分析,获得了THA、75%THA、50%THA、TMCR、VWO 5种工况下这两种热力系统的能损值,并对在全负荷和部分负荷工况下采用EC系统能级效率明显优于常规方案的原因进行了详细分析。这些能损分析成果,对火电机组的设计和运行具有积极的指导作用。

基于开源求解工具的超临界二氧化碳印刷电路板式换热器流动传热特性数值研究

超临界二氧化碳作为工质的布雷顿循环中印刷电路板式微通道换热器(printed circuit heat exchanger,PCHE)作为连接主压缩机、透平等涡轮机械的关键设备之一,其换热能力是否满足系统设计的工况要求,以及其运行的稳定性,对于整个发电循环的效率和安全性都有着重要的影响。采用流体-固体强耦合传热模型,对换热器内部超临界二氧化碳的流动和流固耦合传热过程进行数值分析。在稳定运行工况下,采用努塞尔数衡量换热器内部的换热不均匀性,得出沿着冷、热通道对流传热强度变化等指标。在非稳态工况下,不仅研究了流动传热特性,还研究了由于PCHE内部换热能力不均匀分布可能导致的部分二氧化碳工质偏离超临界态的风险区域,为超临界二氧化碳发电循环的设计优化和实验验证提供了参考。基于开源的流体力学及传热求解软件,通过测试开源求解工具对于PCHE流动传热特性分析的能力,为基于开源求解工具开发PCHE及超临界二氧化碳发电循环的数值分析专用工具平台,建立针对超临界二氧化碳发电设施的数字孪生系统奠定基础。

MW级超临界二氧化碳发电系统中主压缩机首级设计及其入口凝结性能分析

为实现MW级超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统的开发,由气体动力学参数分析得到主压缩机的适宜进口参数范围。结合超临界二氧化碳强烈非线性的实际物性,引入叶轮内损失模型,改进热力设计得到主压缩机第1级叶轮模型。采用数值模拟方法,分析所设计叶轮的流场,对比不同进口参数下,叶轮进口流动凝结对压缩机性能的影响。结果发现:对于不同进口总温和总压,温度对气流凝结的影响更大。为得到较接近临界参数的工作点,可在本文工作基础上对叶轮进行优化设计。

1000MW二次再热汽轮机带外置蒸冷器方案能损分析

外置蒸汽冷却器在高参数大容量再热机组中能充分利用回热抽汽的过热度,同时提高给水温度,从而提高循环效率。针对某1 000 MW二次再热项目,采用能级效率法对其带两级外置蒸汽冷却器方案的THA、TMCR、VWO、75%THA、50%THA等五个工况进行了能损分析,并与其常规方案的能损进行了比较。结果表明:带外置蒸汽冷却器方案热耗的收益主要来自辅汽能损部分,且两级外置蒸汽冷却器能降低600℃热力系统热耗约27kJ/(kW·h)。

基于自编码神经网络的汽轮机故障诊断

汽轮机正常运行工况的数据比较容易采集,而故障数据的采集存在一定的困难。针对这种情况,采用自编码神经网络对汽轮机高压缸内三个级组的运行数据进行建模,用正常运行工况下的数据训练模型之后对未知工况数据进行重构分析。通过分析,重构前后压降、温差以及效率的变化情况与常见通流故障结垢、磨损、等发生时相关参数的表现,最终分析得出高压缸的一段抽汽到高压排汽这一级组发生了磨损故障的结论。

二次再热汽轮机能级效率法研究

在一次再热汽轮机能级效率法的基础上推导出二次再热机组能级效率法的计算公式,并针对某1 000MW二次再热项目对推导的计算公式进行验证。在计算的过程中,分别对THA、TMCR、VWO、75%THA、50%THA这5个工况进行能损分析计算,获得了各工况下热力系统主循环的能级效率及辅汽能损值。采用能级效率法计算的热耗与实际计算热耗一致,验证了二次再热能级效率法计算公式的准确性。这也为能级效率法向更加复杂的热力系统的应用推广提供了思路。

梯次循环（EC）在超超临界1000 MW机组工程应用与分析

以广东甲湖湾超超临界1000MW一次再热机组为例,对梯次循环(EC)的实际工程应用进行了研究。在相同边界条件下,对常规循环和EC分别进行了热力计算,并对EC的运行灵活性进行了分析。结果表明,采用EC可降低电厂设备投资,提高机组经济性,在电厂运行方面无控制难点。EC适用于再热蒸汽温度600℃及以上的一次再热、二次再热项目,其成功应用为实现700℃超超临界发电技术打下工程应用基础。

1000 MW高效宽负荷率超超临界机组设计点优化研究

为了提高1 000MW超超临界机组在全负荷的经济性,将机组补汽阀开启点降低至850～950MW,同时在原有回热系统的基础上增设0号高压加热器和高压加热器旁路调节系统。机组负荷较低时,投入0号高压加热器;机组负荷较高时,开启补汽阀和采用高压加热器旁路系统。比较了优化后机组的蒸汽参数和经济性,论证了机组的发电能力,并分析了不同负荷分配率时各方案的综合经济性。结果表明:优化后机组在部分负荷下主蒸汽压力提高,热耗率降低;投入0号高压加热器,可进一步提升部分负荷的经济性;开启补汽阀和高压加热器旁路,可以提升机组出力,满足机组发额定出力和最大出力的要求;负荷分配率对机组综合经济性的影响较大,在选择方案时应考虑该因素。

二次再热汽轮机关键技术分析及探讨

通过采用二次再热循环,提高主汽参数,汽轮机热耗将比目前超超临界一次再热机组降低3.6%,机组经济性大大提高。介绍了国际上二次再热机组的发展背景、目前成熟材料体系下汽轮机蒸汽参数的选择,以及汽轮机采用二次再热后带来的设计难点和关键技术,为我国自主开发高参数超超临界二次再热汽轮机提供了思路和启示。

630 MW燃煤机组循环水系统运行优化研究

以某630 MW燃煤机组的开式循环水系统为研究对象,分别建立循环水泵优化调度模型和机组背压预测模型。为提高模型计算准确性,基于自主开发的热力仿真设计平台中的湿汽透平模块,建立完整的机组仿真模型,计算低压缸排汽流量和排汽焓值。将三个模型耦合,实现机组循环水泵的优化调度。分析了不同电负荷及循环水入口温度下的最佳循环水泵的运行方式,并通过历史运行数据验证了优化模型的准确性,结果表明所建的循环水泵优化调度模型能有效提高机组的运行经济性,降低机组能耗。研究了全负荷段下不同循环水温的循环水泵最优运行方式,以指导机组深度调峰时的循环水泵调度。开发了循环水泵实时优化调度系统,基于现场实时数据给出当前工况下最佳的循环水泵运行方式,为现场运行人员循环水泵调度提供指导建议。

以随机森林回归器为例的集成算法超参数自动调优方案

每一个机器学习算法都会有超参数,超参数的设置很大程度上影响了算法实际的使用效果,因此调参可能是算法工程师最为基础和重要的任务。现代机器学习与深度学习算法的超参数量众多,不仅实现方法异常灵活、算法性能也受到更多的参数的复合影响,当代超参数优化算法主要可以分为:基于网格的各类搜索;基于贝叶斯优化的各类优化算法;基于梯度的各类优化;基于种群的各类优化。这些算法对于复杂集成算法的调整有极大的作用与意义。本文使用结构化数据,构建基于枚举网格搜索, 基于随机网格搜索,基于高斯(GP)过程的贝叶斯优化,基于TPE(Tree-structured Parzen Estimator Approach)的贝叶斯优化等方法的超参数优化模型,通过对比各类模型的运行时间,搜索最优RMSE与重建最优RMSE指标,挑选综合最优超参数优化模型。根据实验显示,本文最佳调优模型可将评估指标提升约6.3%,且在所用数据集中训练时间仅需6min,有助于工业领域使用集成算法提升模型性能与工作中算法调参效率。

用于机组状态分析的数据处理和筛选方法研究

以热力专业理论、规范为背景,基于统计学科方法,参考人工智能算法思想,梳理了适用于火电机组状态分析的数据准备流程和方法。描述了数据的集成、测量误差检测、稳态筛选3部分数据工作的必要要求,阐释了基于统计检验延伸的系列处理方法的原理依据、推导过程和应用方法,提供了实际电厂机组运行数据处理的基本算例。研究成果可以在智能运维新领域的在线机组状态分析中形成方法简明、计算量小、适用性高、参照行业规范的数据准备。